热电厂电气系统综合自动化改造及应用

林超

摘 要：文章基于热电厂电气系统，对热电厂电气系统综合自动化改造及应用展开分析。借此明确电气系统自动化改造方向，为热电厂内部自动化、智能化建设提供助力。

关键词：热电厂;电气系统;自动化改造

0 引言

网络信息技术的推广与实践，使人们逐渐认识到自动化发展的重要性。为了提高热电厂供电水平，保障电气系统运行安全，本文研究了热电厂电气系统综合自动化改造及应用，旨在为我国电气系统的完善提供借鉴，促进我国电力事业发展与进步。

1 热电厂电气系统概述

热电厂电气系统主要是由主接线系统、发变组系统、励磁系统、厂用电系统、UPS系统和直流系统等子系统构成。其中，主接线系统是火电厂、电网间的连接枢纽，系统通过分配、汇集场内电能，将电网内含有的电能返送回热电厂。系统在实际运行时，发电机内的24 kV电能，会升高为220 kV，同时经过接线系统隔开，将电能输送至22 kV的母线中，确保电力系统、热电厂正常运行。在热电厂电气系统中，不同子系统供电功能存在明显差异性。

2 热电厂电气系统综合自动化改造的必要性

随着我国电力行业的不断发展，电力技术、电气设备应用质量有明显提升。但在经济建设的信息化历程中，社会、用户对电气系统提出了更多要求。热电厂作为电力行业的重要構成部分，其运行质量、效率，直接影响我国电网配电、供电水平。现阶段，我国热电厂内部电气系统运转问题多集中在自动保护设备、线路控制、电气装置开关中。因此，为提高热电厂经营效益，发挥电气系统价值，相关人员应结合现代化技术，对电气系统展开自动化改造设计，以解决系统控制、管理问题，减少电气系统故障，为我国电网建设提供助力。

热电厂内电气系统的综合自动化改造，是融合新时期网络、计算机、通信技术开展的电气自动化技术实践。具体而言，电气系统综合自动化改造，是应用电气自动化技术，对系统内部设备进行集成性管控。通过电气系统综合自动化改造，热电厂在配电期间可以实现远程操控、优化发电方式等建设目标，有利于提高电厂发电质量，减少电气系统设备维护投入成本，完善电厂资源配置[1]。

3 热电厂电气系统综合自动化改造与应用

3.1  电气系统中电气自动技术的应用

热电厂电气系统的综合性自动化改造中，需采用电气自动化技术，改进电气系统现存电网、机组，借此全方位提升电气系统设备性能，保障热电厂发电实效性。电气自动化技术在热电厂电气系统的应用，能减少热电厂综合成本，有利于改善热电厂资源配置现状。具体而言，主要包含以下三个方面。

（1）热电厂需在电气系统运行过程中，设置报警、连锁装置保护电气系统。在电气系统中应用电气自动化技术，能将微机辅助引入系统要素，可以在热电厂发电期间，增加运营监测、故障判断等功能，以便维检人员及时发现电气设备隐患，并采取针对性消除措施，确保电气系统稳定、持续运行。

（2）热电厂在发电时，一般采用火力发电方式。但在电气系统综合化改造后，热电厂会逐渐转变为一体式电气机组控制模式，以发挥电气系统集成管理优势。同时，简化热电厂监控系统，提高电气系统信息采集效率，使电网处于较好运行状态。

（3）在热电厂自动化建设中，通用网络对电厂发电具有重要作用。电气自动化技术对电气系统的改造，能创新热电厂发电模式，科学设计热电厂通用网络，实现热电厂内部自动化办公，进而能在全方位自动化控制中，落实热电厂集成管理理念，推进热电厂现代化建设。

3.2  电气系统中智能技术的应用

热电厂电气系统的综合自动化改造中，智能技术的应用为热电厂设备自动化控制提供技术支撑。现阶段，基于智能技术的发电厂电气系统内部控制，多采用ESC系统实现内部管理。智能化ESC系统能自主完成热电厂信号收集、设备状态监测、电气系统控制等任务。该自动化控制系统，主要由站控层、间隔层、通信管理层构成。

（1）站控层是自动化电气系统的硬件设备、机组集成区域，包括系统服务器、系统构成结构等内容。

（2）在热电厂电气系统中，通信管理层是电网与站内系统信号沟通的纽带。在ESC系统中，站控层、通信管理层多采用一体化设计，以确保电气系统调试工作顺利开展。

（3）间隔层具有监测电气系统运行设备状态的基本功能，使电气系统能控制各类环境中的配电设备。在实际应用中，ESC系统能推进电气系统自动化建设。目前，热电厂内部的ESC系统，多采用性能较高的数字信号处理，确保电气系统测控良好以及系统数据处理的便捷性。

除此之外，基于智能技术的电气系统，在部分设备运行出现故障时，可采用双设备替换运行方式，提高系统运行的稳定性。在热电厂电气系统中，调度是系统自动化改造的重要技术需求。在智能技术基础上，相关人员利用ESC系统采集数据，可为电气系统提供准确、有效数据，确保热电厂电网调度的科学性，丰富电气系统的性能，进而在电气系统自动化实践中，推进部分设备的智能化发展。

3.3  电气系统中继电保护的自动化实践

在热电厂的电气系统中设置机电保护设备，能保障电气系统安全、平稳运行。因此，在电气系统综合性自动化改造中，还应重视继电保护系统对自动化技术的应用。电气系统综合自动化改造主要以计算机、网络技术为基础，对于系统内部继电保护设备装置，也应建立在现有技术支持的基础上，以实现继电保护系统自动控制、数据采集目标[2]。例如，在电气系统综合改造中，可将继电保护总控设备安装在变压器顶端，从而避免高压变电情况，预防热电厂电气系统供电故障。具体而言，热电厂电气系统中的继电保护自动化实践主要体现在以下两方面：一方面，相关人员应制定系统检测计划表，对设备运行条件实施全面调试、检查，避免出现继电保护设备过度消耗、老化问题，影响电气系统供电质量;另一方面，相关人员需优化继电保护系统数据传输性能，同时采用通用性、抗干扰性设备，科学布置系统线路，确保系统传输数据、信号接收的稳定性和安全性[3]。

3.4  电气系统中微机综合保护测控装置的应用

微机综合保护测控装置主要包括微机备自投装置、光纤差动保护装置、进线微机综合保护测控装置、变压器综合保护测控装置、电动机微机综合保护测控装置以及微机电压互感器监测装置，具体表现为以下几个方面。

（1）微机备自投装置在电气系统中的应用，其应用功能主要表现为：①传动试验。通过对液晶菜单中的试验项，对信号回路的完整性、开关备自投系统的可靠性进行检查和验证。②测量显示。通过液晶显示屏能够对各种装置的运行状况、故障情况等进行显示，例如备用电源的开关情况、备用母线二相电压读数等。③自动复归。当满足所有运行条件后，系统会处于就绪状态，不需要人为操作就能够实现自动复归。④闭锁功能。如果PT断线超过30 s，则微机备自投装置会进行闭锁。当检测到异常或者故障后，其也会进行闭锁。⑤联跳自投。如果电源高压侧进线开关出现故障导致其跳闸之后，其能够进行联跳，将电源关闭，同时将备用电源打开。⑥自投功能。如果母线出现失压现象，同时未出现电流跳开工作电源的情况，则会自动打开备用电源。⑦其他功能。进行GPS校时、具有通信功能、对故障进行检测、发现故障时报警、能够自动闭锁、对近10次自动投入情况进行追踪和查询。

（2）光纤差动保护装置在电气系统中的应用，其功能主要表现为：方向过流保护、方向速断保护、光纤差动速断保护以及光纤比率差动保护。采用光纤差动保护装置，能够对联络线电缆进行更加快速、安全的保护。

（3）进线微机综合保护测控装置在电气系统中的应用，其功能主要表现为：测控配置，主要包括零序电流、功率因数、无功功率、有功功率、事故遥信等;保护装置，主要包括过负荷保护功能、过电流保护功能、电流速断保护功能等;其他功能，具有故障录波、PT断线闭锁等。

（4）变压器综合保护测控装置在电气系统中的应用，其功能主要表现为：测控配置，主要包括零序电流、三相电流遥测、三相电压遥测、断路器遥控合闸和跳闸、故障遥信等;保护配置，主要包括非电量保护功能、零序过电压保护功能、零序过电流保护功能、过负荷保护功能以及差动保护;其他功能，GPS较时、PT断线报警、防跳回路等。

（5）电动机微机综合保护测控装置在电气系统中的应用，其功能主要表现为：测控配置，主要包括频率、有功功率、无功功率、事故遥信、内部遥信、遥信开入采集等;保护配置，主要包括欠压保护功能、过负荷保护功能、过电流保护功能、电流速断保护功能，其中欠压保护功能可以根据电动机的具体种类以及运行状况进行配置;其他功能，对电动机的启动过程进行录波、具备防跳回路。

4 结语

热电厂电气系统综合自动化改造，是电力企业在现代化发展中对计算机、网络、电气自动化等技术的综合应用。热电厂电气系统自动化改造，影响我国电网配电质量、电气系统运行安全。因此，相关人员在电气系统自动化实践中，应重视自动化改造的全面性，进而完善电气系统改造方案，推进热电厂现代化建设。

[參考文献]

[1]王聪中.浅谈发电厂电气自动化控制系统的设计与应用[J].中国设备工程，2018（10）：161-162.

[2]王舒聪.热电厂自动化系统的控制技术之研究[J].信息系统工程，2018（3）：24.

[3]齐松.包钢热电厂综合自动化控制的研究[D].保定：华北电力大学（河北），2007.

（编辑 姚 鑫）